Высокоамперные трансформаторы тока

Рост промышленного производства в нашей стране в последние годы неизбежно повлёк за собой увеличение энергопотребления предприятий, а также строительство новых заводов и производственных площадок. Говоря об энергоснабжении данных объектов, хотелось бы остановиться на тех из них, чья потребляемая мощность, фактическая или планируемая, достигает 50 МВт. То есть фазные токи составляют 2500—3000 Ампер.

Вопрос этот интересен прежде всего потому, что опорные трансформаторы тока (здесь и далее мы рассматриваем трансформаторы на 10 кВ) на 2,5—3 кА в России никогда не производились, хотя потребность в измерении подобных токов была, есть и будет. Такими трансформаторами, например, комплектуются ячейки КРУ с выключателями на 3150 А. Основными потребителями высокоамперных трансформаторов являются как металлургические, так и любые другие крупные предприятия с большими производственными мощностями, а также генерирующие предприятия, то есть электростанции с соответствующими генераторами.

В принципе, трансформаторы тока на 3 кА производились ещё в СССР — это были ТПШЛ-10, шинные трансформаторы с фланцевым креплением. Его более современным аналогом служит ТЛШ-10, выпускающийся до 5 кА. Но проблема как раз в том, что применение шинного трансформатора не всегда возможно. Конструкция ТЛШ-10 удобна в КТП, при пропускании шины из одного отсека в другой. В ячейке же КРУ он требует установки дополнительно двух опорных изоляторов, поскольку сам шину не фиксирует, и специальной плоскости — для собственного крепления. Всё это можно было бы реализовать в случае необходимости, но, помимо прочего, ТЛШ-10 имеет ещё и значительные габаритные размеры. Таким образом, КРУ с ТЛШ-10 в качестве основного трансформатора тока имело бы слишком много недостатков.

В качестве альтернативы шинным трансформаторам в своё время был создан проходной трансформатор до 3000 А — ТПОЛ-10М. Технологически производство проходных трансформаторов на большие токи гораздо проще опорных. Когда первичным витком служит прямой стержень, сразу же отпадает ряд проблем. Но и проходной трансформатор не может решить все задачи построения КРУ. Опорный трансформатор тока был и остаётся самым компактным из аналогичных устройств. Поэтому работы по созданию такого трансформатора периодически возобновлялись.

До 90-х годов опорные трансформаторы тока ТОЛ-10 выпускались исключительно до 1500 А. Затем был разработан трансформатор на 2000 А, и долгое время это был предел. В то время развитие трансформаторов шло по пути уменьшения габаритов: сначала ТОЛ-10-I (ширина 165 мм), затем, в погоне за европейскими аналогами, ТОЛ-10-IМ (148 мм). И все они выпускались до 2 кА. При возникновении потребности в трансформаторах токов 2,5—3 кА они приобретались за рубежом (ABB, RITZ, KWK).

Решение пришло, когда за основу был взят считавшийся устаревшим трансформатор ТОЛ-10. Именно в его корпусе шириной 180 мм оказалось возможным разместить массивные токоведущие части.

В итоге первый отечественный трансформатор на 2,5—3 кА был окончательно разработан в 2010 году. И, хотя внешне он позаимствовал форму ТОЛ-10, конструктивно значительно отличался от своего предшественника. Нововведения коснулись прежде всего обмоток трансформатора — как формы, так и технологии изготовления. В первую очередь огромная токовая нагрузка требует особой формы первичного витка, тщательной подгонки его составных частей и обработки соединительных швов. Серебрение первичных выводов для лучшего контакта с шинами применяется на всех трансформаторах серии ТОЛ-10, начиная от 1500 А.

Вторичные обмотки также отличаются от стандартных, поскольку большее количество витков требует не только большего диаметра магнитопровода, но и более плотной намотки, ведь ширина трансформатора всё-таки ограничена.

Однако, учитывая образовавшийся спрос и понимая, что по нынешним временам трансформатор тока ТОЛ-10 нельзя назвать современным, его форму в скором времени доработали. Так получился трансформатор ТОЛ-10-М. Новая форма при тех же габаритах предусматривает возможность изготовления двух-, трёх- и четырёхобмоточного трансформатора, пломбирование выводов первых двух обмоток и выемки на корпусе для удобства монтажа. В настоящее время оба исполнения являются серийными.

Таким образом, пусть не самый востребованный номинальный ток 2500—3000 А всё-таки делает линейку трансформаторов тока наиболее полной и законченной. А подобное стремление — обеспечить своим заказчикам любую, даже самую специфическую, потребность — свидетельствует о профессиональном подходе предприятия к своей работе.